专利名称：开关量输入电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种开关量输入电路，适用于在电力系统变电站自动化和工业控制自 动化中需要多路开关量输入的保护控制及自动化装置。
背景技术：
变电站综合自动化系统开关量的输入设备主要包括开关量输入电路、断路器、隔 离开关的辅助接点等。这些断路器和隔离开关都处于高压回路中，有很强的电磁干扰能力，所以开关量 输入信号电路，在进行采集之前，一般需要采用隔离处理，目前广泛使用的隔离处理方法一 般是采用光耦实现光电隔离。传统的开关量输入电路如图1所示，输入的开关量(KINPUT)信号使光耦(Ul)长 期导通工作，光耦副边输出电平信号(KI_TTL)到CPU的IO进行采集。传统的开入光耦隔 离技术，是保持整个开入回路长期导通，CPU通过读光耦输出的数字电平0/1，来识别开关 量信号的状态。随着自动化的技术发展，电磁兼容和防护等级要求较高的保护装置必须采 用密封机箱，主要处理器的工作频率越来越高，装置的发热很大。工作时由于开入回路长期 带电导通，开入回路通道数多，而且电力系统用户要求开关量输入电路必须有一定的动作 功率，造成了发热量大，机箱温度很高，装置内部的各种器件寿命随时间呈不同程度下降， 不利于可靠性要求很高的控制保护装置长期稳定运行，也不利于节能。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有实用性的低功耗的开关量输入电路(开入回路) 及其应用，并可以通过CPU来控制开入(输入)回路开通和关断的占空比。本发明提供下述解决方案一种开关量输入电路，包括光耦组件，光耦组件由光 耦、电阻、二极管、电容构成，另设有高速光耦、高压场效应管或开关管及其驱动电路；驱动 电路连接并控制高压场效应管或开关管的开通和关断的输入端。光耦一输入端连接到高压 场效应管的漏极或开关管的输出端，高压场效应管的源极或开关管的输入端连接到电源的 公共负端；高压场效应管的栅极或开关管的控制端接高速光耦的输出端。本发明由光耦组件、高速光耦、高压场效应管及其驱动电路(包括CPU)组成开关 量输入电路。高压场效应管亦是一个开关管，亦可以用普通开关管来代替。开关量输入电路的应用，由光耦组件构成开关量输入电路，另设有高速光耦、高压 场效应管或开关管及其驱动电路；驱动电路连接并控制高压场效应管或开关管的开通和关 断的输入端。光耦一输入端连接到高压场效应管的漏极或开关管的输出端，高压场效应管 的源极或开关管的输入端连接到电源的公共负端；高压场效应管的栅极或开关管的控制端 接高速光耦的输出端。电路中另设有CPU，CPU通过IO 口连接高速光耦的输入端(脚)，驱 动高速光耦的开通和关断。从而开通或切断开关量输入电路的供电。一般而言，开关管的输出端与输入端对应着三极管开关管的集电极与发射极。
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本发明通过CPU来控制开入(输入)回路开通和关断的占空比，如CPU为每833US 采集一次，占空可设为5 20%，这样开入回路导通的时间很短，极大的减小了开入回路功 耗较大造成的机箱温度过高的问题。占空比最小可为5% 10%。本发明的有益效果本发明提供了一种具有实用性的低功耗的开关量输入回路及 其应用，通过CPU驱动电路控制高压场效应管(开关管)的开通和关断来控制光耦的导通 关闭时间占空比，开入导通时功率可以设置很大，并且又保证整个回路发热很小。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明进一步详细说明。图1为传统的开入回路电路原理图。图2为本发明一种实施方式的开入回路电路原理图。
具体实施例方式在传统输入(开入)回路的基础上，本发明的开关量的输入回路增加了一个高压 场效应管(英文缩写MOSFET) (Ql)及驱动电路来实现多路开入回路的开通和关断。多路开 入回路光耦的负端(即光耦A的2脚)连接到一个MOSFET (Ql)的漏极，Ql的源极连接到 开入电源的公共负端(COM)。Ql的栅极接高速光耦的4脚，CPU通过一个普通IO 口连接到 高速光耦的1脚，驱动高速光耦的开通关断。如图2所示的一种开关量输入电路，光耦A的2脚连接到高压场效应管(Ql)的漏 极，高压场效应管(Ql)的源极连接到开入电源的公共负端(COM)；高压场效应管(Ql)的栅 极接高速光耦的4脚，CPU通过一个普通的IO 口连接到高速光耦B的1脚，驱动高速光耦 的开通和关断。CPU使用一个IO信号经过高速光耦隔离，然后驱动MOSFET(Ql)来控制原边开入回 路的开通和关断。开入信号(INPUT+)经过普通光耦隔离(光耦A)后，输出模拟电压信号 (AN)给CPU进行采样。CPU在需要采集模拟电压信号(AN)时，控制高压MOS管导通，开通 开入回路，采集模拟电压信号，然后再控制场效应管(MOSFET)断开，切断开入回路。可以通过CPU来控制开入回路开通和关断的占空比，典型的如CPU为每833us采 集一次，占空比最小可为5% 10%，这样开入回路导通的时间很短，极大的减小了开入回 路功耗较大造成的机箱温度过高的问题。图2电路中开关量输入电路的光耦并联电容的二极管和电阻用于吸收高压脉冲 并保护光耦。
权利要求
开关量输入电路，包括光耦组件，光耦组件由光耦、电阻、二极管、电容构成，其特征是另设有高速光耦、高压场效应管或开关管及其驱动电路；驱动电路连接并控制高压场效应管或开关管的开通和关断的输入端；光耦一输入端连接到高压场效应管的漏极或开关管的输出端，高压场效应管的源极或开关管的输入端连接到电源的公共负端；高压场效应管的栅极或开关管的控制端接高速光耦的输出端。
2.由权利要求1所述的开关量输入电路的应用，其特征是另设有CPU，CPU通过IO口 连接高速光耦的输入端(脚)构成驱动电路，驱动高速光耦的开通和关断，从而开通或切断 高压场效应管或开关管。
3.由权利要求2所述的开关量输入电路的应用，其特征是通过CPU来控制开入(输 入)回路开通和关断的占空比，占空比设为5 20%。
4.由权利要求2所述的开关量输入电路的应用，其特征是占空比为5% 10%。
全文摘要
开关量输入电路，包括光耦组件，光耦组件由光耦、电阻、二极管、电容构成，另设有高速光耦、高压场效应管或开关管及其驱动电路；驱动电路连接并控制高压场效应管或开关管的开通和关断的输入端；光耦一输入端连接到高压场效应管的漏极或开关管的输出端，高压场效应管的源极或开关管的输入端连接到电源的公共负端；高压场效应管的栅极或开关管的控制端接高速光耦的输出端。CPU通过驱动电路控制高压场效应管的开通和关断。通过CPU来控制光耦的导通关闭时间占空比，开入导通时功率可以设置很大，并且可以保证整个电路发热很小。
文档编号H03K17/785GK101964653SQ20091018179
公开日2011年2月2日 申请日期2009年7月24日 优先权日2009年7月24日
发明者冯亚东, 刘国伟, 周强, 张少波, 李响 申请人:南京南瑞继保电气有限公司;南京南瑞继保工程技术有限公司